ТОМСК, 11 авг – РИА Томск. Мегасайенс-ускоритель Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ) скоро будет открыт в наукограде Кольцово в Новосибирской области. Ключевыми частями комплекса ускорителя являются семь научных станций, две из которых создали в Томском политехническом университете (ТПУ). В чем их особенность и какой вклад Томск внес в создание ускорителя – в материале РИА Томск.

Ранее сообщалось, что президент Владимир Путин посетил СКИФ 11 августа. СКИФ – это источник синхротронного излучения поколения 4+. Установка позволит ученым из России и стран-партнеров проводить передовые исследования по химии, физике, материаловедению и в других областях науки. ТПУ занимался в рамках проекта созданием двух экспериментальных станций: "Микрофокус" и "Электронная структура".

"ТПУ внес большой вклад в создание СКИФа, областью нашей ответственности были пользовательские станции. Это те станции, где фотонное излучение, создаваемое ускорителем, находит свое практическое применение в науке, технологиях и в развитии нашей промышленности. Университет был интегратором по созданию двух станций", – рассказал и.о. ректора вуза Леонид Сухих.

По его словам, только в ТПУ над созданием СКИФа трудилось более 250 человек. Это большая команда инженеров, конструкторов, проектировщиков, физиков, айтишников, металлургов и специалистов других областей. За четыре года они спроектировали станции, создали научное оборудование, инженерные и конструкторские решения.

"Также для еще трех станций мы были субподрядчиками, создавая ограничительные радиационно-защищенные конструкции. Они предназначены для того, чтобы при проведении экспериментов снаружи могли находиться люди, а также соблюдались требования радиационной обстановки, внутри кабин – требования по освещению, электричеству, температуре", – добавил и.о. ректора.

"Начинка" СКИФа

В настоящий момент обе станции ТПУ – "Микрофокус" и "Электронная структура" – на 100% готовы к эксплуатации и проведению исследований. Они являются одними из основных частей запущенного ускорителя.

По данным пресс-службы вуза, на станции "Микрофокус" ученые будут проводить исследования свойств и состава материалов. Задача станции – собрать мощный рентгеновский пучок синхротронного источника в фокусное пятно размером до 200 нанометров (это в 500 раз тоньше человеческого волоса) и при желании уменьшить его еще в четыре раза.

Предполагается, что станция позволит не просто получать рекордно точные данные о материалах, но и наблюдать за протекающими внутри них процессами в режиме реального времени. На проведение такого анализа потребуется от недели до месяца, ранее аналогичные исследования занимали больше года.

Ученые ТПУ вместе с партнерами создали для "Микрофокуса" 20 новых уникальных устройств и систем. Среди них многоканальная система цифровой обработки сигналов, рентгеновский микроскоп X-ray eye, кристальный монохроматор, двухзеркальный монохроматор и система фокусировки, преломляющие линзы и трансфокаторы на их основе.

Так, рентгеновский микроскоп X-ray eye позволит видеть объекты в 2 000 раз меньше человеческого волоса. Ученые смогут исследовать химические и физические процессы в микросхемах и чипах, анализировать динамику жидкостей и газов в горных породах, изучать клетки живых тканей.

Программное обеспечение станции позволяет создавать специализированные модули на основе нейросетей для предварительной и постобработки больших и потоковых данных, реконструировать цифровые образцы объектов и делать количественные расчеты исследуемого образца. Например, оно способно показать, какой объем пор находится в горной породе.

По данным пресс-службы, такой подход позволит кратно сократить стоимость исследований, а еще уменьшить время сканирования в 25 раз, увеличить скорость исследования более чем в 300 раз в сравнении с лабораторными рентгеновскими томографами.

Специально для оптического оборудования станции были изготовлены два стола из гранита, общий вес которых составил 13 тонн. Их привезли на СКИФ из республики Карелия. Такие массивные столы необходимы в связи с большим весом оборудования, а также с требованиями вибростабильности. Малейшие акустические колебания могут негативно сказаться на качестве экспериментов.

На второй станции ТПУ ("Электронная структура") ученые смогут проводить исследования поверхности наноматериалов, катализаторов и устройств современной микро- и наноэлектроники. Для создания оборудования станции вуз привлек десять компаний и научных институтов из Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга и других городов России.

Чистота эксперимента

"Безусловно, создание СКИФа является крупнейшим достижением российских физиков в нынешнем десятилетии. Разработка, постройка и наладка СКИФа в заданные сроки потребовали поиска нестандартных решений, особенно в сложившейся ситуации изоляции от традиционных европейских поставщиков. Большинство узлов и систем СКИФа были разработаны и созданы отечественными учеными", – рассказал профессор ТПУ Александр Потылицын.

По его словам, СКИФ позволит исследовать материалы в экстремальных условиях, динамику быстропротекающих процессов, структуры белков и макромолекул, а также взаимодействие фармпрепаратов с биомишенями.

Как в свою очередь отметил профессор ТПУ Олег Уленеков, запуск СКИФа позволит отечественным ученым получать самостоятельно экспериментальные данные высокого разрешения – ранее исследователи вынуждены были вступать в коллаборации с зарубежными научными центрами. Синхротронное излучение СКИФа позволит видеть динамику различных процессов на микроуровне в режиме реального времени.

"С каждым годом эксперименты усовершенствуются. То, как наши коллеги-экспериментаторы получали данные 20–30 лет назад, и наши результаты на основе этих данных, сегодня устаревают. Новая аппаратура позволяет увидеть и описать более тонкие эффекты и процессы. Синхротронное излучение СКИФа, например, позволит существенно улучшить качество экспериментальных данных как по чувствительности, так и по точности", – пояснил Уленеков.